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溫控儀表中時間比例式調節的意義與說明

與連續比例式調節相比,時間比例式調節的差別在于其對負載的調節是用脈寬調制方式,以改變單位時間(即周期)內平均加熱功率的方式來實現的。如果一個1000瓦的電爐在30秒鐘周期內通電15秒鐘,斷電15秒鐘,那么在這個周期內,電爐實際得到的加熱功率為50%,即500瓦。依次類推,就可以用簡單的繼電器觸點通與斷之間的時間比值,即用改變“接通”與“關斷”二者占空比的辦法,模擬輸出具有相當分辯率的連續量。由于多數情況下被控對象有較大的熱容量,幾十秒鐘的通斷周期不會表現在被控對象的溫度速變上,因此有很寬的應用范圍。
時間比例調節故又稱作斷續式比例調節。
在用半導體固態繼電器或可控硅作2秒鐘左右短周期的時間比例調節的系統中,由于周期的縮短,其實際調節效果與連續比例調節已幾乎無差別,且具有無噪音,長壽命的特點,過零觸發型還有無電源污染等優點,故應用已越來越廣泛。
時間比例調節的基本原理
當實際溫度進入儀表的下比例帶時,繼電器即開始周期性地釋放、吸合,靠改變吸與放的時間之比值來改變加熱負載上的平均加熱功率,從而改變溫度的目的。吸放的時間同設定值與測量值的偏差成正比,即偏差越大,單位時間(即吸放周期T)內吸合時間越長,反之越短;當偏差為零時,吸放時間相等;而出現負偏差時,吸合時間比釋放時間短,直至測量值到達比例帶上限,繼電器不再吸合,負載上無輸出。繼電器的吸合與否一般由儀表面板上的輸出指示燈來表示,點亮表示吸合,熄滅表示斷開。
繼電器吸合時間T1和釋放時間T2之和為時間比例的周期。而吸合時間T1與周期T之比為時間比值ρ。
當測量值小于比例帶下限時,負載上的電壓為90%以上,當進入比例帶后,負載上的加熱電壓逐漸下降,當測量值達到比例帶上限時,加熱電壓降至供電電壓的5%以下。
與位式調節相比,時間比例式調節對負載的調節是由偏差決定、連續改變輸出量的大小這一方式去實現的,因此調節結果的波動較小。在有擾動時,被控對象能很快趨向平穩。在比例帶值合適的情況下,不會產生持續的振蕩現象。
比例調節的靜差
比例或時間比例調節在系統穩定后,其實際溫度值與設定溫度值之間有時會有一個偏差,即調節的結果值與設置的目標值之間有一差值,專業上稱之為“靜差”,靜差一般為數攝氏度,可正可負。靜差的大小和方向取決于全輸出時加熱功率的高低、環境溫度或電網電壓的改變和比例帶的大小等多種原因。
注:比例或時間比例調節的儀表不適用于制冷及空調系統。

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